大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制技術(shù)及對(duì)策

李培新

摘 要：本文主要以新建鄭州至周口至阜陽(yáng)鐵路鄭州南站承軌層以下鋼結(jié)構(gòu)工程為例，根據(jù)工程情況，分析大跨度施工安裝偏差，并以此為基礎(chǔ)，研究大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制技術(shù)在本工程中的應(yīng)用措施，保證項(xiàng)目能夠順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：大跨鋼結(jié)構(gòu);安裝;精度控制技術(shù);對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU758.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）05-0109-03

Abstract： This paper mainly took the new Zhengzhou-Zhoukou-Fuyang railway Zhengzhou South Station as an example， according to the engineering situation， analyzed the long-span construction installation deviation， and took this as the basis， studied the long-span steel structure installation precision control technology in this project application measure， and guaranteed the project to be able to carry out smoothly.

Keywords： long span steel structure;installation;precision control technology;countermeasures

大跨度鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工是指工程進(jìn)行鋼構(gòu)件制作加工后，將其運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，采取不同施工方法與工藝，將零散鋼構(gòu)件拼裝完成，并保證其滿足設(shè)計(jì)要求[1-2]。而為了提高施工質(zhì)量，人們應(yīng)當(dāng)使用鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制技術(shù)，以確保安裝精準(zhǔn)性。

1 對(duì)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工的認(rèn)識(shí)

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在工廠把鋼構(gòu)件進(jìn)行加工、制作、運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，按照設(shè)計(jì)的要求，根據(jù)要達(dá)到的功能，人們利用不同的施工工藝和施工方法把零散的鋼構(gòu)件拼裝起來(lái)，讓一個(gè)結(jié)構(gòu)在不完整的狀態(tài)下轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾麪顟B(tài)。

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，很多因素是不斷變化的，結(jié)構(gòu)件會(huì)不斷增多，結(jié)構(gòu)形狀會(huì)不斷改變，施工的荷載不斷變化，構(gòu)件自重不斷增加，約束條件越來(lái)越多。在施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)還不夠完善，穩(wěn)定性較差，臨時(shí)支撐系統(tǒng)在永久結(jié)構(gòu)拼裝完后就要拆除，合理的拆除對(duì)永久結(jié)構(gòu)和臨時(shí)支撐系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定有著極大的影響[3-5]。

施工階段必須明確不完整結(jié)構(gòu)的線形、內(nèi)力狀態(tài)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙不斷在施工過(guò)程中改進(jìn)，需要運(yùn)用力學(xué)知識(shí)，提前調(diào)整，使得最終完成的結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求。理論設(shè)計(jì)與實(shí)際施工會(huì)有一定的差距，對(duì)于這些問(wèn)題，要利用檢測(cè)技術(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)督檢查，確保施工過(guò)程不出差錯(cuò)。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為新建鄭州至周口至阜陽(yáng)鐵路鄭州南站承軌層以下鋼結(jié)構(gòu)工程，位于鄭州新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)東6km位置，是第三綜合樞紐客運(yùn)站。鄭州南站共有30站臺(tái)面32線，鄭萬(wàn)場(chǎng)到發(fā)線10條，國(guó)際場(chǎng)到發(fā)線13條，鄭阜場(chǎng)到發(fā)線9條，采用聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。站房以高架形式為主，建筑面積達(dá)到15萬(wàn)m2，如圖1所示。

項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)采取鋼骨混凝土柱+型鋼混凝土梁方式，鋼構(gòu)件截面為H形和十字形，共有1.3萬(wàn)t工程量，鋼柱承臺(tái)標(biāo)高分別是地鐵區(qū)1.4 m、站房區(qū)3.2 m、雨棚區(qū)3.2 m，材質(zhì)以Q345C為主，厚度約為40 mm。節(jié)點(diǎn)形式包含柱底錨栓、主次梁剛接、梁柱牛腿剛接、鋼筋連接器、穿筋孔。

2.2 偏差分析

根據(jù)以往工程數(shù)據(jù)記錄（見(jiàn)圖2），結(jié)合諸多專家經(jīng)驗(yàn)可知，大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制過(guò)程中易出現(xiàn)地腳螺栓標(biāo)高偏差（A）、斜鋼柱豎向位置偏差（B）、屋架梁現(xiàn)場(chǎng)拼裝偏差（C）、梁吊裝過(guò)程偏差（D）及其他問(wèn)題（E）。其中，斜鋼柱豎向位置偏差與地腳螺栓標(biāo)高偏差分別占據(jù)39.7%與52.7%，累計(jì)頻率高達(dá)92.4%，是導(dǎo)致大跨度鋼筋、大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝出現(xiàn)較大偏差的主要因素。

經(jīng)總結(jié)歸納后，對(duì)安裝偏差進(jìn)一步分析，大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝偏差主要是由于螺栓和固定支架連接方式缺陷、施工未按照流程實(shí)施、測(cè)量?jī)x器精度不足、吊車機(jī)具帶病工作、加工誤差超過(guò)范圍、鋼筋綁扎造成固定架移動(dòng)、焊工水平較低、混凝土澆筑振搗方案不合理[6-7]。因此，在本次工程大跨度鋼結(jié)構(gòu)安裝中，要有效開(kāi)展工程安裝偏差分析，以加強(qiáng)本次安裝精度控制。

3 大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制方法

3.1 混凝土振搗控制

錨栓定位施工主要分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，即安裝定位板與澆筑混凝土。安裝定位板時(shí)，派遣質(zhì)量監(jiān)管人員在旁監(jiān)督，確保施工人員嚴(yán)格按照順序進(jìn)行安裝?；炷翝仓鳛榇罂缍劝惭b偏差的重點(diǎn)，其易受到溫度、配合比等方面影響，會(huì)出現(xiàn)水計(jì)量、砂石含水量波動(dòng)等情況。因此，為保證整體安裝精度，在澆筑混凝土之前，本工程預(yù)先檢查混凝土摻和料、水泥、石砂等材料質(zhì)量，并對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，嚴(yán)格規(guī)定下料與振搗時(shí)間，遵循“快插慢拔”的原則，插入混凝土8 cm后，將振動(dòng)器緩慢提出，由專業(yè)人員記錄混凝土振搗時(shí)間，當(dāng)其不再冒出氣泡，停止下沉后，結(jié)束振搗，進(jìn)行后續(xù)混凝土澆筑工作。

3.2 強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)組裝精度

鋼結(jié)構(gòu)由桁架、牛腿及立柱構(gòu)成，而大跨度桁架具有超重、超大、超長(zhǎng)等特點(diǎn)，通常會(huì)將其分成多段運(yùn)輸，施工現(xiàn)場(chǎng)采取高空拼接或地面拼接的方式組裝。因而，本次工程中，加工桁架精度、安裝立柱位置和標(biāo)高精度等十分重要。為提高鋼結(jié)構(gòu)組裝精度，本工程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行空間布局劃分，以[x]、[y]、[z]三維空間軸劃分布局，建立數(shù)學(xué)模型。在實(shí)物軸完成劃分后，精確測(cè)量標(biāo)志性物件，對(duì)此進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。此項(xiàng)工作主要是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平整規(guī)劃，夯實(shí)硬化地面，以減少地面變形所導(dǎo)致的測(cè)量誤差。本次以縱軸與橫軸這兩個(gè)方向進(jìn)行分析，并在平整規(guī)劃基礎(chǔ)上，測(cè)量規(guī)劃[z]軸。另外，還派遣管理人員駐工廠現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)加工，嚴(yán)格檢查構(gòu)建質(zhì)量，確保構(gòu)件平整性，若是剛度不夠，則采取加固措施。而在安裝中控制構(gòu)件節(jié)間尺寸及幾何尺寸，減少構(gòu)件由于加工造成的豎直方向鋼柱偏差，并注意保證安裝人員人身安全。

3.3 檢查吊具質(zhì)量

吊具帶病工作同樣是大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝出現(xiàn)誤差的重要因素。因此，為提高鋼結(jié)構(gòu)安裝精準(zhǔn)度，本次工程中，對(duì)吊具按期檢查，做好每月的點(diǎn)檢登記。每月點(diǎn)檢均要求操作人員認(rèn)真對(duì)待，嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，提出相應(yīng)檢修流程，以保證吊具質(zhì)量，形成科學(xué)化管理。同時(shí)，要提高操作人員素質(zhì)，在施工之前對(duì)其進(jìn)行崗前培訓(xùn)，重視員工實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及技能熟練度，培訓(xùn)內(nèi)容主要是讓員工掌握最新科技動(dòng)向、提高安全意識(shí)和操作水平。

3.4 實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)焊接安裝管控

為保證工程源頭質(zhì)量，所用焊材應(yīng)當(dāng)擁有較為完整的質(zhì)量證明，在使用之前，須對(duì)焊材烘焙記錄及質(zhì)量證明有效性進(jìn)行檢查，在焊接材料前，要現(xiàn)場(chǎng)取樣復(fù)檢。焊接工藝檢查報(bào)告應(yīng)當(dāng)覆蓋全部焊接內(nèi)容，評(píng)估試板焊接位置是否可代表焊接結(jié)構(gòu)位置，構(gòu)件焊接厚度屬不屬于試板厚度覆蓋范圍，接頭強(qiáng)度、沖擊、彎曲等性能可否滿足施工要求。而對(duì)于進(jìn)場(chǎng)焊工，則檢查其合格證書(shū)，保證合格項(xiàng)目將工程焊接內(nèi)容覆蓋，與施工焊接位置及方向相適應(yīng)。焊接前，組織焊工開(kāi)展焊接考試，發(fā)放合格人員證書(shū)，保證焊接人員的素質(zhì)符合工程要求。而對(duì)于關(guān)鍵點(diǎn)及特殊部位焊接，焊接人員要將自身鋼印刻在上面，保證施工可追溯性。網(wǎng)架安裝由專業(yè)人員在旁監(jiān)管，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。首先，根據(jù)工程情況，在網(wǎng)架四周設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)，安裝網(wǎng)架過(guò)程中可用儀器進(jìn)行觀測(cè)。同時(shí)，監(jiān)管人員也在安裝中檢查桿件幾何尺寸、編號(hào)、撓度、螺栓擰緊程度等，確保施工質(zhì)量。

3.5 校準(zhǔn)工程儀器

工程中使用垂準(zhǔn)儀、精密水準(zhǔn)儀、高精度自動(dòng)導(dǎo)向全站儀，輔以相應(yīng)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量控制。在測(cè)量之前，要校準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器的精度。例如，對(duì)于垂準(zhǔn)儀，先進(jìn)行水平調(diào)校，目鏡十字絲與上靶標(biāo)對(duì)準(zhǔn)，重合0°和180°，調(diào)好垂直，檢查上激光與靶標(biāo)十字絲中心重合度，下激光與準(zhǔn)靶標(biāo)中心對(duì)準(zhǔn)，旋轉(zhuǎn)垂準(zhǔn)儀后，無(wú)激光畫(huà)圈表明儀器精準(zhǔn)。由于篇幅有限，本次僅簡(jiǎn)述工程中垂準(zhǔn)儀校準(zhǔn)方式。通過(guò)校準(zhǔn)后，人們可以確保儀器的精確性，進(jìn)而提高大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝精度。

將測(cè)量?jī)x器用于施工檢測(cè)中，需要注意以下兩環(huán)節(jié)。一是柱腳錨栓測(cè)量。依據(jù)鋼柱連接圖，在錨栓底板側(cè)放節(jié)點(diǎn)中心線，以做好醒目標(biāo)記，精準(zhǔn)定位錨栓位置后，利用水準(zhǔn)儀對(duì)底板四角標(biāo)高進(jìn)行較正，控制標(biāo)高差在±2 mm，保證工程柱腳標(biāo)高差不會(huì)超過(guò)工程規(guī)定范圍。二是關(guān)鍵部位測(cè)量。本次工程中，鋼結(jié)構(gòu)安裝關(guān)鍵部位為鋼梁與鋼柱，使用分段安裝測(cè)量方式，控制鋼柱分段端口部位，鋼骨梁則主要對(duì)梁頂面水平度與標(biāo)高進(jìn)行控制，使用全站儀測(cè)量定位與標(biāo)高，水準(zhǔn)尺控制鋼梁頂面的水平度。

4 結(jié)論

大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝在工程中屬于重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)管，以保證安裝精準(zhǔn)度。以本次工程為例，采取鋼骨混凝土柱+型鋼混凝土梁結(jié)構(gòu)類型，對(duì)大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝偏差進(jìn)行分析，并通過(guò)混凝土振搗控制、強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)組裝精度、檢查吊具質(zhì)量、實(shí)施鋼結(jié)構(gòu)焊接安裝管控、校準(zhǔn)工程儀器的方式，有效提高大跨鋼結(jié)構(gòu)安裝精準(zhǔn)度，杜絕出現(xiàn)一般工程質(zhì)量事故，從而達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求，保證主體結(jié)構(gòu)使用壽命達(dá)到100年。

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